资源描述：
《IGBT原理及整流器故障分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第16卷第3期安徽冶金科技职业学院学报Vol.16.No.32006年7月JournalofAnhuiVocationalCollegeofMetallurgyandTechnologyJul.2006IGBT原理及整流器故障分析王 萍(马钢股份公司第四钢轧总厂 安徽马鞍山 243000)摘 要:叙述了大功率高压电力电子器件IGBT变频传动装置整流器系统的原理,着重分析了故障原因及应吸取的教训。关键词:IGBT;三电平PWM整流;教训中图分类号:TM921145 文献标识码:B 文章编号:1672-9994(2006)03-0020-03 常规整流环节广泛采用二极管不控整流电路间施加十
2、几伏直流电压时,只会有微安级的漏电流或晶闸管相控整流电路,因而对电网注入了大量的流过,基本上不消耗功率。但IGBT的栅———射极谐波及无功功率,造成了电网的严重“污染”工业用间存在着较大的电容量(几千至上万pF),在驱动电的负荷。将脉宽调制(PWM)技术引入到整流器脉冲电压的上升沿及下降沿需提供数安培的充放的控制之中,设计出PWM整流器,使整流器网侧电电流,才能满足它开通和关断的动态要求,使得电流正弦化,并且相位可调,可以运行于单位功率它的驱动电路也必需输出一定的峰值电流。因数。IGBT的开关作用是通过施加正向栅极电压形马钢新建的1570冷轧薄板工程,于2004年2成沟道,给PNP晶体管
3、提供基极电流,使IGBT导月建成投产。主体设备引进国际最先进的日本三通。反之,加反向门极电压消除沟道,流过反向基菱-日立公司4机架串列式(UCM)六辊轧机,轧机极电流,使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOS2主电机采用交流异步鼠笼式矢量电机,功率分别为FET基本相同,只需控制输入极N沟道MOSFET,4000千瓦和5750千瓦。控制系统由日立电气公司所以具有高输入阻抗特性。提供,主传动采用日立电气高压电力电子器件IG2当MOSFET的沟道形成后,从P+基极注入到BT的交-直-交变频传动装置,功率可达10兆N-层的空穴(少子),对N-层进行电导调制,减小瓦。就IGBT变频传动装置、矢量
4、电机的容量而言,N-层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通在国内同行业中堪称最大。变频传动装置的整流态电压。器采用三电平PWM脉宽调制整流。IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之1IGBT主传动变频装置工作原理及主要特间的关系。IGBT处于导通态时,由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管,所以其B值极低。尽管等性参数效电路为达林顿结构,但流过MOSFET的电流成为111IGBT的工作原理IGBT总电流的主要部分。此时,通态电压Uds(on)IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。可用下式表示:它既有MOSFET易驱动的特点,又具有功率晶体管Uds(on)=Uj1+Udr+Id
5、Roh电压、电流容量大的优点。其频率特性介于MOS2式中:Uj1—J1结的正向电压,其值为0.7V～1V;FET与功率晶体管间,可正常工作在几十kHz频率Udr—扩展电阻Rdr上的压降;范围内,故在较高频率的大、中功率应用中占据主要地位。Roh—沟道电阻。IGBT是电压控制型器件,在它的栅———射极通态电流Ids可用下式表示:Ids=(1+Bpnp)Imos式中:Imos—流过MOSFET的电流。收稿日期:2006-06-07;改回日期:2006-06-30作者简介:王萍(1971-),女,马钢股份公司第四钢轧总厂,工程师。由于N+区存在电导调制效应,所以IGBT的总第33期
6、 王 萍:IGBT原理及整流器故障分析·21·#通态压降小,耐压1000V的IGBT通态压降为2V～1轧机主电机IGBT传动装置主电源并未切断,电3V。IGBT处于断态时,只有很小的泄漏电流存机处于正常待机停止状态,逆变器处于空载,但仍在。有励磁电流;整流器处于AVR(自动电压调整)状#但是IGBT作为一种大功率的复合器件,存在态。到19点48分时听到从1整流器柜传来“嘭”着过流时可能发生锁定现象而造成损坏的问题,在的响声,出故障了,主回路跳。过流时如采用一般的速度封锁栅极电压会因过高212 故障诊断的电流变化率引起过电压,从而需要软关断等特殊在柜子上的系统监控屏上调出系统检测
7、到的要求,因而掌握好IGBT的驱动和保护特性是使用故障信息如下:好它的关键。只有在充分利用和满足其特点、要求①P侧直流过电压(硬件和软件)的情况下,才能使IGBT展现出它的优点并获得较②N侧直流过电压(硬件和软件);N侧直流电高的可靠性。压下降(软件)112IGBT主传动变频装置主要特性参数③直流过电压(延时)2.2.1IGBT整流器④PWM脉冲合理性异常脉冲宽度调制控制(3-级PWM),功率因数可⑤直流不平衡达1;⑥R相过电流(硬
